CAREER: Graphs, geometry and algorithms for sparse decentralized control systems
职业:稀疏分散控制系统的图形、几何和算法
基本信息
- 批准号:1351586
- 负责人:
- 金额:$ 40万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-03-15 至 2020-02-29
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Objective: In recent years, a new paradigm for control systems, now increasingly seen as a collection of interacting autonomous agents, has emerged. A decentralized power distribution system, a formation of unmanned autonomous vehicles used for aid or even package delivery, terrestrial vehicles platoons, and auctions systems are all control systems built around this new paradigm. Similarly, progress in the biological sciences and the need to provide comprehensive and affordable healthcare have made the mapping of complex genetic, metabolic and more recently disease networks commonplace. Intellectual merit: The research deals with a novel framework that unites ideas from graph theory, computer science and dynamical systems. The focus is on control-theoretic methods that are broad enough to address the relevant questions arising in various application settings, yet specific enough to yield implementable methods and algorithms. Specific questions include: how to characterize the minimal communication structure needed to accomplish a task (which links are necessary for the ensemble to cooperate, and which ones are redundant?), how to quantify the resistance of a network to attacks and link failures (what is a good measure of robustness?), how to construct networks accomplishing a given task (what is the most economical network design?).Broader Impacts: The work proposed here will provide key technologies to enable the deployment and analysis of large-scale, secure and efficient multi-agent systems. Over the course of the past twenty years, the paradigm of centralized control systems has faded in favor of systems that are large-scale, heterogeneous, sometimes ad-hoc, and decentralized. Because the proposed framework directly relates the dynamics to the underlying network, its potential applications span the various subfields where networked dynamics appear, including, but not limited to, distributed optimization, the study of metabolic networks, formation control, and decentralized power distribution.
目的:近年来,已经出现了一种新的控制系统范式,现在越来越被视为相互作用的自主剂的集合。一个分散的电动分销系统,用于援助甚至包装交付的无人自动驾驶汽车的形成,陆地车辆排和拍卖系统都是围绕这种新范式建立的控制系统。同样,生物科学的进展以及提供全面且负担得起的医疗保健的需求使得对复杂的遗传,代谢和最近的疾病网络的映射很普遍。智力优点:研究涉及一个新颖的框架,该框架将图理论,计算机科学和动态系统中的思想结合在一起。重点放在控制理论方法上,这些方法足够广泛,可以解决在各种应用程序设置中引起的相关问题,但特定于产生可实施的方法和算法。 具体问题包括:如何表征完成任务所需的最小沟通结构(合奏需要合作需要哪些链接,哪些是多余的?),如何量化网络对攻击和链接失败的阻力(什么)如何衡量鲁棒性吗?),如何构建完成给定任务的网络(最经济的网络设计是什么?)。更广泛的影响:这里提出的工作将提供关键技术,以实现大型大规模的部署和分析,安全有效的多机构系统。在过去的二十年中,集中式控制系统的范式逐渐消失,而有利于大规模,异质性,有时是临时和分散的系统。由于所提出的框架将动力学直接与基础网络联系起来,因此其潜在应用涵盖了出现网络动态的各个子场,包括但不限于分布式优化,代谢网络的研究,形成控制和分散的功率分布。
项目成果
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